一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机制造技术

本发明专利技术涉及一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，属于工程机械技术领域。它通过在压路机本体与机群中的其余压路机之间设置数据共享与传输通道，将各压路机的碾压速度、各压路机自身的尺寸及吨位、各压路机的实时所在位置、各压路机作业时的振幅和振频等数据进行互传。本发明专利技术能够让每台压路机同时与机群中剩下的压路机进行信息交互，互相控制，每台压路机相互感知、相互控制，通过算法收敛到一个最佳的压路机运动轨迹，来实现协同工作。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机
本专利技术涉及一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，属于工程机械

技术介绍
现有技术下，压实设备广泛应用于公路、水利、铁路、航空机场、港口及大型场地等基础设施建设中，压实作业中通常是多台压实设备按照一定的次序和作业参数协调作业。目前已有的无人驾驶压路机技术方案和产品主要实现的是单机无人驾驶技术，主流方案主要采用GNSS、激光雷达、相机、毫米波雷达等多传感实现定位与环境感知，并按照人为预先设定的固有压实轨迹进行压实作业，每台压路机均是独立受控于控制中心上位机，各施工压路机之间无数据交互。由于压路机必须在每一遍碾压过程中保持碾压速度稳定且压痕重叠宽度一致，为避免各压路机往复碾压过程中碰撞，其横向安全距离往往设置较大，有时还需要在未碾压区域等待，相比传统人工驾驶压路机各机衔接不紧凑，造成了压实效率的降低。由于未能有效利用各分机实时数据，限制了工作效率和安全性能的提升。压路机碾压主要有两种工作方式：一种是几台压路机按照一定的次序交替碾压一个固定长度作业段；另一种是沥青面层施工时几台压路机紧随摊铺机按照一定次序交替碾压，并保持每一遍碾压速度的恒定和重叠宽度一致。例如专利公开号为CN110331639A的中国专利公开了一种可自主作业智能压路机系统，包括压路机本体、对压路机本体运动进行控制的机器控制层、感知决策层和管理规划层；采用载波相位差分技术GNSS实现高精度定位与航向测量；车身安装毫米波雷达实现车身周边障碍物检测；车身安装激光雷达、相机用于碾压区域高精度地图构建与边坡检测，供管理规划端进行碾压作业规划；采用机载压实度在线检测技术实现压实度全覆盖在线检测，为调频调幅提供依据；管理规划端内置专家系统和大数据系统，可根据施工现场被压实材料特性、压路机参数、压实度信息与高精度地图自行进行碾压规划，实现机群压实数据共享与协同作业；压路机可根据压实进程实时调整振动能量输出，有效提高压实质量和效率。但是，上述专利是通过管理规划端内置专家系统和大数据系统，可根据施工现场被压实材料特性、压路机参数、压实度信息与高精度地图自行进行碾压规划，实现机群压实数据共享与协同作业；也就是说，它相当于通过管理规划端内置专家系统和大数据系统来分析各压路机的碾压路线、实时状况等，而并非通过每台压路机相互感知、相互控制形成协同作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述背景问题中提出的问题，提供一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，可以让每台压路机同时与机群中剩下的压路机进行信息交互，互相控制，每台压路机相互感知、相互控制，通过算法收敛到一个最佳的压路机运动轨迹，来实现协同工作。本专利技术的目的是这样实现的：一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，包括压路机本体，还包括感知计算层、底层控制层和远程规划层；所述感知计算层包括GNSS基站、GNSS流动站、毫米波雷达、车载计算平台和车载端5G通讯模块；所述底层控制层包括车载控制器、转向角传感器、速度传感器和压路机电控化系统；所述远程规划层包括控制中心、路径规划软件和规划端5G通讯模块；所述压路机本体与机群中的其余压路机之间还设置有数据共享与传输通道。所述数据共享与传输通道是让每一台与控制中心注册成功的压路机与其余压路机进行信息匹配，并发送连接请求、确认连接请求；经过确认后该台压路机与其余压路机建立连接，实现数据互通。所述发送连接请求步骤为RPC服务，所述确认连接请求步骤为RPC服务，所述正式建立连接步骤为TCP服务。所述GNSS流动站与GNSS基站通过特定频段的电台通讯实现RTK定位，满足机群中各压路机的高精度定位需求。所述GNSS流动站安装在压路机整机的前车架上；所述GNSS基站采用人工自行架设在施工现场空旷场地上或采用网络GNSS基站服务，提供定位和航向信息给车载计算平台。所述转向角传感器安装在压路机本体前车架与后车架之间的铰接轴上，用于测定压路机本体前车架与后车架的实时偏转角；所述的速度传感器安装在行走马达上，用于测定压路机本体的实时行走速度信息；所述转向角传感器、速度传感器分别与车载机器控制器相连，所述车载机器控制器与车载计算平台相连，所述车载机器控制器通过发送控制信号对压路机的发动机转速、工作速度、转向、启停振、振幅大小、制动及安全停车等参数进行调整。所述压路机电控化系统包括行走系统、制动系统、转向系统、振动系统和安全系统。所述路径规划操作软件进行待施工区域地图的录入以及各压路机实时位置的显示，实现远程监测与控制各机；所述控制中心与单台压路机的车载计算平台分别连接各自的5G通讯模块，实现单台压路机与控制中心的注册步骤及各压路机之间的信息匹配步骤。所述控制中心与施工场所中的压路机之间保持距离，并通过5G通讯模块，控制中心远程下发待压实路径、压实参数等数据到车载计算平台。相比于现有技术，本专利技术具有以下优点：本专利技术与普通的无人机编队表演不同，编队表演，控制中心一控多，预先设置好无人机队形即可；但本专利技术的压路机机群施工是每台压路机同时与机群中剩下的压路机进行信息交互，互相控制，整个机群施工不是预先设置好的，而是每台压路机相互感知、相互控制的结果，通过算法收敛到一个最佳的压路机运动轨迹，来实现协同工作，每台压路机需要互传的数据包括：各压路机的碾压速度、各压路机自身的尺寸及吨位、各压路机的实时所在位置、各压路机作业时的振幅和振频。附图说明图1为本专利技术的单台无人驾驶压路机的系统架构图。图2为本专利技术现场施工示意图。图3为本专利技术多台无人驾驶压路机机群作业的架构图。图4为本专利技术压路机与压路机之间相互通讯的步骤图。图5为本专利技术压路机的结构示意图。其中：1、GNSS基站；2、GNSS流动站；3、毫米波雷达；4、车载端5G通讯模块；5、车载计算平台；6、车载控制器；7、速度传感器；8、转向角传感器；9、压路机本体。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术加以说明：如图1~5所示，一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，包括压路机本体9，还包括感知计算层、底层控制层和远程规划层；所述感知计算层包括GNSS基站1、GNSS流动站2、毫米波雷达3、车载计算平台5和车载端5G通讯模块4；所述底层控制层包括车载控制器6、转向角传感器8、速度传感器7和压路机电控化系统；所述远程规划层包括控制中心、路径规划软件和规划端5G通讯模块；所述压路机本体9与机群中的其余压路机之间还设置有数据共享与传输通道。所述数据共享与传输通道是让每一台与控制中心注册成功的压路机与其余压路机进行信息匹配，并发送连接请求、确认连接请求；经过确认后该台压路机与其余压路机建立连接，实现数据互通。在本实施例中，如图3所示，本专利技术各压路机进行数据分享以及压路机向控制中心注册步骤如下：第一步：该路段的无人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，包括压路机本体，其特征在于：还包括感知计算层、底层控制层和远程规划层；/n所述感知计算层包括GNSS基站、GNSS流动站、毫米波雷达、车载计算平台和车载端5G通讯模块；/n所述底层控制层包括车载控制器、转向角传感器、速度传感器和压路机电控化系统；/n所述远程规划层包括控制中心、路径规划软件和规划端5G通讯模块；/n所述压路机本体与机群中的其余压路机之间还设置有数据共享与传输通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，包括压路机本体，其特征在于：还包括感知计算层、底层控制层和远程规划层；
所述感知计算层包括GNSS基站、GNSS流动站、毫米波雷达、车载计算平台和车载端5G通讯模块；
所述底层控制层包括车载控制器、转向角传感器、速度传感器和压路机电控化系统；
所述远程规划层包括控制中心、路径规划软件和规划端5G通讯模块；
所述压路机本体与机群中的其余压路机之间还设置有数据共享与传输通道。


2.根据权利要求1所述的一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，其特征在于：所述数据共享与传输通道是让每一台与控制中心注册成功的压路机与其余压路机进行信息匹配，并发送连接请求、确认连接请求；
经过确认后该台压路机与其余压路机建立连接，实现数据互通。


3.根据权利要求2所述的一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，其特征在于：所述发送连接请求步骤为RPC服务，所述确认连接请求步骤为RPC服务，所述正式建立连接步骤为TCP服务。


4.根据权利要求1所述的一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，其特征在于：所述GNSS流动站与GNSS基站通过特定频段的电台通讯实现RTK定位，满足机群中各压路机的高精度定位需求。


5.根据权利要求4所述的一种可实现机群化施工的无人驾驶压路机，其特征在于：所述GNSS流动站安装在压路机整机的前车架上；
所述GNSS基站采用人工自行架设在施工现场空旷场地上或采用网络GNSS基站服务，提供定位和航向信息给车载计算平...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓，汪学斌，王贞，黄浩，陈云宇，张国新，火照燕，
申请(专利权)人：柳工无锡路面机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32